EP3229992B1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von ingots - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung von ingots Download PDF

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EP3229992B1
EP3229992B1 EP16722637.2A EP16722637A EP3229992B1 EP 3229992 B1 EP3229992 B1 EP 3229992B1 EP 16722637 A EP16722637 A EP 16722637A EP 3229992 B1 EP3229992 B1 EP 3229992B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ingot
chamber
retaining means
melting
holding means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP16722637.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3229992A1 (de
Inventor
Arno Niebling
Jochen Flinspach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ALD Vacuum Technologies GmbH
Original Assignee
ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ALD Vacuum Technologies GmbH filed Critical ALD Vacuum Technologies GmbH
Publication of EP3229992A1 publication Critical patent/EP3229992A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3229992B1 publication Critical patent/EP3229992B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1281—Vertical removing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/141—Plants for continuous casting for vertical casting

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for producing ingots of metal or metal alloy.
  • the process is in particular a continuous casting process.
  • the invention relates to a method and an apparatus for producing ingots of metal or metal alloy.
  • Method and apparatus are particularly suitable for the production of ingots of nickel, titanium, vanadium, niobium, tantalum, zirconium, hafnium and alloys thereof and alloys with these metals in the continuous casting process.
  • the device has an ingot chamber adapted to receive and cast several cast ingots in the ingot chamber.
  • the ingots are arranged horizontally movable on ingot holding means in the ingot chamber.
  • the ingot holding means in which an ingot can be arranged, are designed to be movable.
  • the mobility of the ingot holding means can preferably be achieved by arranging the ingot holding means on or in a movable plate.
  • the plate is rotatable, e.g. a turntable with ingot holding means arranged therein.
  • the rotatable plate may be circular, wherein advantageously the ingot retaining means are arranged annularly around the axis of rotation.
  • the ingot holding means in such a way that they hold the respective ingot only in its bottom area, in particular at its starter bottom. As a result, the ingot remains largely uncovered in the ingot chamber, whereby the cooling of the ingot can be done comparatively quickly.
  • partially ingot molds are provided, in which the ingot is poured into it. These forms are then either coolant cooled or slow the cooling down.
  • Such molds are preferably not provided in the apparatus of this invention to reduce maintenance, minimize system complexity, and not affect cooling.
  • the ingot retaining means may be provided with a wall which is at least partially capable of surrounding a cast ingot.
  • This wall can be cooled or heated, depending on whether the cooling should be accelerated or slowed down.
  • heating means a resistance heating is preferred. Hence, this can be achieved in particular by using pipe sections that are tuned to the ingot, in particular with regard to height and diameter. A heating of the walls of such a modified ingot-holding means may be advantageous if otherwise a rupture of the ingot would be to be feared in case of too rapid cooling.
  • the ingot to be unloaded is held at the unloading point by holding elements which are advantageously located at the door of the unloading chamber. The door can then be swung outwards, making the ingot accessible to a crane, for example.
  • the device according to the invention preferably has at least one lifting device which is suitable for forming a releasable connection with an ingot formed by means of the mold and for guiding, in particular lowering, the ingot which has just been cast into the ingot holding means in the melting position.
  • the detachable connection is in particular a clamp connection.
  • other compounds are conceivable, such as e.g. Screw or plug connections.
  • Preferred embodiments relate to devices having at least four ingot holding means, more preferably at least six ingot holding means, more preferably at least eight ingot holding means, more preferably twelve or sixteen ingot holding means.
  • eight ingot holding means is at a process time to which, for example, four ingots have been cast, exactly one ingot holding means in the melting position, an ingot holding means in the unloading position and between them in the direction of movement from the melting position to the unloading position three cooling ingots in their ingot-holding means.
  • this ingot can be lifted out of the ingot holding means to a discharge point in the unloading chamber, preferably by the second lifting device.
  • the lifting of the ingot to be unloaded from the ingot holding means in the unloading position has the advantage that the ingot holding means can be made comparatively simple compared with another removal, in particular with respect to a lowering.
  • the ingot retaining means may be simply conical or designed as a pipe section. This makes it easy to achieve that the ingot in an ingot holding means in one direction, namely upwards, is movable.
  • the ingots that are obtainable with the device or the method of this invention preferably have a round, in particular circular, cross-section.
  • the cross section may also be rectangular, in particular square, or polygonal (> 4-square). But there are also other forms conceivable and according to the invention. It will be apparent to those skilled in the art that the basic shape of the ingot is not critical to the operation of the invention. Furthermore, it is possible by customary means to adapt the ingot holding means to the ingot mold.
  • the ingot holding means in the device of the present invention are preferably adapted to receive exactly one ingot each.
  • starter trays are preferably placed in the ingot holding means prior to the start of the melt.
  • the starter bottom is preferably at least partially and in particular made entirely of the same material as the ingot body. If the starter bottom is only partially made of the same material as the ingot body, this is preferably true at least for the area that comes in contact with the melt during casting. Starter bottom and ingot body preferably form the ingot.
  • the starter bottom may preferably already be arranged in the ingot holding means, which is in the melting position, prior to casting the first ingot. The starter tray is then lifted into the mold for pouring the first ingot so that the ingot body can be formed by pouring the melt onto the starter tray.
  • the starter bottom removed together with the ingot body as finished ingot can be replaced by another starter bottom.
  • the new starter bottom is then preferably from the discharge chamber, in particular by the second lifting device, lowered into the ingot chamber on the free ingot holding means in the unloading position and is available for the production of a further ingot body.
  • the unloading chamber has the advantage that the ingot chamber does not need to be flooded with air to unload an ingot. Rather, the melting process can go further, since the discharge chamber serves as a lock to remove the ingots.
  • each ingot preferably has an ingot body and a starter bottom.
  • the starter bottom furthermore preferably has at least one fixing element.
  • the starter bottom can preferably enter into a detachable connection with one or more lifting devices.
  • the lifting device or the lifting devices preferably have one or more fixing units which are suitable for forming a detachable connection between the lifting device and the ingot, in particular the fixing element of a starter base.
  • Fixation unit on the lifting device and fixing element on the starter bottom are preferably suitable to bring about a releasable connection via a clamp. In this case, a Stubklemmung is preferred.
  • the first lifting device preferably has at least one guide means, which in particular has a length which exceeds the height of the ingot chamber, such as a rod or a tube.
  • the guide means may be moved from a location below an ingot holding means, which is in the melting position, so that a starter bottom located in the ingot holding means can be lifted to the mold where the ingot on the starter bottom -Body can train.
  • a fixing unit is preferably arranged at the upper end of the guide means.
  • the lifting device is preferably suitable for lowering an ingot body formed on the starter bottom, which is located immediately below the mold, into the ingot holding means. After the ingot has been lowered into the ingot holding means in the melting position, the detachable connection between the lifting device or guide means is released and preferably the guide means is lowered so far that the ingot holding means is movable.
  • the process is comparable in the unloading position.
  • a releasable connection between the lifting device, in particular guide means, and ingot is produced.
  • the ingot is lifted from the ingot holding means into the discharge chamber.
  • the ingot is preferably fixed so that the detachable connection is detachable.
  • the guide means is lowered, so that the opening between the discharge chamber and ingot chamber can be closed.
  • the moving of the ingot from the ingot holding means at the unloading position can be done such that the ingot is moved to an unloading position located in a discharge chamber.
  • a valve or a lock is located between the discharge chamber and the ingot chamber, so that when removing the ingot from the discharge chamber, the inert gas atmosphere or the vacuum in the ingot chamber can be maintained.
  • the lock or the valve is opened to unload the ingot from the ingot chamber and the ingot in particular mediated passes through the lifting device.
  • the ingot is held in the discharge chamber so that the lifting device can be withdrawn.
  • the sluice or the valve is closed again and the ingot can be removed from the discharge chamber without affecting the inert gas atmosphere or the vacuum in the ingot chamber.
  • the ingots should, at the time of discharge, not exceed a temperature of preferably 500 ° C., more preferably of 400 ° C., since otherwise the reaction of the ingots with atmospheric oxygen is to be feared.
  • the ingots in the ingot chamber of at most 3500 ° C., preferably at most 3000 ° C., more preferably at most 2500 ° C., in particular at most 1500 ° C. or at most 1200 ° C., cool to the said discharge temperature.
  • the ingot chamber preferably has a diameter of at least 1.5 m, more preferably at least 2 m, and most preferably at most 4 m.
  • the ingot chamber is formed substantially cylindrical, so has a circular base.
  • productivity increases of about 50% can be achieved without the device being constructed in a particularly complex manner. Furthermore, the inert gas consumption is reduced because the number and size of the chambers and the number of refills are small.
  • the ingot chamber may preferably be maintained continuously on the process atmosphere.
  • the switching times between individual melts can be reduced by a few orders of magnitude.
  • the cooling of the ingots can be done within the ingot chamber. Since it is preferable to unload only when a plurality of ingots (eg 3, 4, 5 or more) has been poured, this time is sufficient to remove the ingots without risk. Especially with short melting times, the conventional station change is too lengthy and the cooling times too short.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Ingots aus Metall oder Metalllegierung. Das Verfahren ist insbesondere ein Stranggussverfahren.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Ingots aus Metall oder Metalllegierung. Verfahren und Vorrichtung sind besonders geeignet zur Herstellung von Ingots aus Nickel, Titan, Vanadium, Niob, Tantal, Zirconium, Hafnium sowie Legierungen daraus und Legierungen mit diesen Metallen im Stranggussverfahren. Die Vorrichtung weist eine Ingot-Kammer auf, die geeignet ist, mehrere gegossene Ingots aufzunehmen und in der Ingot-Kammer abkühlen zu lassen. Zu diesem Zweck werden die Ingots auf Ingot-Haltemitteln in der Ingot-Kammer horizontal beweglich angeordnet.
  • Vorrichtungen für die Herstellung von Ingots sind aus dem Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Im Allgemeinen wird bei den bekannten Stranggussverfahren ein Ingot mit Hilfe einer Kokille gegossen und im Anschluss abkühlen gelassen. Im Falle von reaktiven Metallen oder Metalllegierungen darf der Ingot nicht sofort nach dem Guss mit Luft in Kontakt kommen, da sich andernfalls Oxide oder andere Reaktionsprodukte mit Luftbestandteilen bilden können, was die Qualität des Produkts erheblich beeinträchtigen kann. Dies trifft insbesondere auf Titan und Titanlegierungen zu. Daher wird unter Inertgasatmosphäre oder im Vakuum gearbeitet.
  • Herkömmlich wird die Produktivität von Stranggussverfahren dadurch eingeschränkt, dass mit dem Guss eines weiteren Ingots abgewartet werden muss bis der erste Ingot soweit abgekühlt ist, dass er aus der Anlage entnommen werden kann, ohne mit Luftbestandteilen zu reagieren. Bei den vergleichsweise kurzen Prozesszeiten von in der Regel zwischen 30 und 90 Minuten für den Guss eines Ingots fallen Abkühlzeiten besonders ins Gewicht.
  • GB 720,205 A betrifft ein Verfahren zum Stranggießen von Ingots aus Stahl. Eine gasdichte Ingot-Kammer wird nicht offenbart.
  • Es wurde auf verschiedene Weisen versucht, dieses Problem zu lösen. So offenbart beispielsweise DE 10 2014 100 976 A1 eine Stranggussvorrichtung und ein pseudokontinuierliches Verfahren für die Herstellung von Ingots, das jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich bringt. So ist in der dort beschriebenen Vorrichtung die Führung eines gegossenen Ingots über eine Vielzahl von Rollen (Bezugszeichen 60, 71) erforderlich. Darüber hinaus wird der Ingot mittels Klemmvorrichtungen (55A, 55B) geklemmt, um den Ingot in einer Trennvorrichtung zu fixieren. All das macht die Vorrichtung insgesamt komplex und beeinträchtigt die Oberflächenqualität des Ingots durch den Kontakt der Ingotoberfläche mit dem Material von Rollen und Klemmvorrichtung. Ferner entstehen durch die in der Vorrichtung verwendete Trennvorrichtung Späne und Metallabfälle, die einen reibungslosen Prozessablauf stören. Nicht zuletzt erhöht die Notwendigkeit von zusätzlichen von der Umgebungsluft gasdicht getrennten Kammern den apparativen Aufwand enorm. Somit offenbart DE 10 2014 100 976 A1 zwar eine Vorrichtung, bei welcher der Stillstand des Gießvorganges nicht durch die Abkühlung des gegossenen Ingots, sondern durch das Trennen des gegossenen Ingots vom nachfolgenden Ingot und benötigten Gasaustauschzeiten der Entladekammer bestimmt ist. Doch wird diese Steigerung des Durchsatzes durch einen komplexen Anlagenaufbau mit inhärenten Problemen erkauft.
  • DE 1 558 248 A beschreibt eine Vorrichtung zur Weiterleitung abgeschnittener Gussblöcke beim kontinuierlichen Metallguss. Dort werden die erhaltenen Gussblöcke nach dem Abkühlen auf einem Wagen platziert und weggebracht. Die dort beschriebene Vorrichtung weist insbesondere keine Ingot-Kammer mit mehreren Ingot-Haltemitteln auf.
  • Ein anderer Ansatz zur Erhöhung des Durchsatzes bei der Herstellung von Ingots aus Metall oder Metalllegierung ist in WO 2012/138456 A1 offenbart. Dort wird eine apparative Ausgestaltung beschrieben, die das Gießen einer Schmelze in mehr als eine Form erlaubt. Somit wird die Möglichkeit eröffnet, mit einer Schmelzstelle zwei Ingot-Formen zu verwenden. Während ein Ingot in der ersten Form abkühlt, kann bereits der zweite gegossen werden. Ein solches System bringt allerdings Nachteile mit sich, nämlich reicht die Gießzeit des zweiten Ingots nicht aus, um den ersten Ingot so weit abkühlen zu lassen, dass eine sichere Entnahme möglich ist. US 2004/0056394 A1 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung mit zwei Gusssträngen. Die Vorrichtung weist keine Ingot-Kammer auf, die geeignet ist, mehrere Ingots aufzunehmen.
  • Auch der parallele Betrieb mehrerer Schmelzstellen ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden. Dies geht allerdings - jedenfalls bei Plasmaanlagen - damit einher, dass entsprechend viele Heizmittel vorgesehen werden müssen, da ein Plasmabrenner aufgrund seiner langsameren Bewegung mehrere Schmelzstellen nicht gleichzeitig flüssig halten kann. Ferner sehen viele Verfahren Entladeschritte vor, welche ein Fluten der Prozesskammern mit Luft erfordern. Dadurch muss vor dem nächsten Verfahrensschritt wieder evakuiert bzw. mit Schutzgas geflutet werden, was den Prozess unwirtschaftlich macht.
  • Es ist generell von Vorteil, wenn eine Vorrichtung zur Herstellung von Ingots aus Metall oder Metalllegierung möglichst einfach aufgebaut und damit einhergehend wartungsarm ist. Insbesondere sollten nur wenige bewegliche Teile im Innenraum der Kammern vorhanden sein. Für den Austausch oder die Reparatur muss nämlich der Betrieb unterbrochen werden; häufig ist die Reparatur nur unter besonders strengen Sicherheitsauflagen möglich. Darüber hinaus erlaubt ein einfacher Aufbau das zu evakuierendende bzw. mit Inertgas zu befüllende Volumen klein zu halten, was wiederum die Kosten senkt.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Ingots aus Metall oder Metalllegierung bereit zu stellen, welches geeignet ist, die Produktivität der Herstellung zu steigern und gleichzeitig die Komplexität der Anlage nicht zu sehr zu erhöhen. Ferner sollen die hergestellten Ingots denen im Stand der Technik qualitativ mindestens ebenbürtig oder besser sein.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Ingots aus Metall oder Metalllegierung mit
    • wenigstens einer Schmelzvorrichtung,
    • wenigstens einer Kokille,
    • wenigstens einer gasdichten Ingot-Kammer, die wenigstens teilweise unterhalb der Kokille angeordnet ist,
    • wobei die Ingot-Kammer mehrere Ingot-Haltemittel aufweist, die geeignet sind, jeweils wenigstens einen Ingot aufzunehmen,
    • wobei die Ingot-Haltemittel horizontal, insbesondere um eine im wesentlichen vertikale Drehachse, beweglich sind, so dass ein Ingot-Haltemittel an eine Schmelzposition unter der Kokille bewegt werden kann, um einen Ingot aufzunehmen, und anschließend an einen anderen Ort bewegt werden kann, um die Schmelzposition für ein anderes Ingot-Haltemittel freizugeben,
    • wobei die Kokille so angeordnet ist, dass ihr geschmolzenes Metall oder Metalllegierung aus der Schmelzvorrichtung zugeführt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, einen gegossenen Ingot schnell aus dem Bereich unterhalb der Kokille zu bewegen, damit der Gießvorgang des nächsten Ingots begonnen werden kann, ohne die Abkühlung des zuerst gegossenen Ingots abwarten zu müssen. Zu diesem Zweck sind die Ingot-Haltemittel, in denen ein Ingot angeordnet werden kann, beweglich ausgeführt. Die Beweglichkeit der Ingot-Haltemittel kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass die Ingot-Haltemittel auf oder in einer beweglichen Platte angeordnet sind. Insbesondere ist die Platte drehbar, wie z.B. ein Drehteller mit darin angeordneten Ingot-Haltemitteln. Zweckmäßigerweise kann die drehbare Platte kreisrund ausgeführt sein, wobei vorteilhafter Weise die Ingot-Haltemittel ringförmig um die Drehachse angeordnet sind.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Ingot-Haltemittel so auszugestalten, dass sie den jeweiligen Ingot nur in dessen Bodenbereich, insbesondere an dessen Starterboden, halten. Dadurch bleibt der Ingot größtenteils unbedeckt in der Ingot-Kammer, wodurch die Abkühlung des Ingots vergleichsweise schnell erfolgen kann. Im Stand der Technik sind teilweise Ingot-Formen vorgesehen, in die der Ingot hinein gegossen wird. Diese Formen sind dann entweder kühlmittelgekühlt oder führen zu einer Verlangsamung der Abkühlung. Solche Formen sind in der Vorrichtung dieser Erfindung vorzugsweise nicht vorgesehen, um den Wartungsaufwand zu verringern, die Komplexität der Anlage zu minimieren und die Abkühlung nicht zu beeinträchtigen. Nur in einer alternativen Ausführungsform können die Ingot-Haltemittel mit einer Wand ausgestattet sein, welche einen gegossenen Ingot wenigstens teilweise zu umgeben geeignet ist. Diese Wand kann gekühlt oder geheizt ausgestaltet werden, je nachdem ob die Abkühlung beschleunigt oder verlangsamt werden soll. Als Heizmittel ist eine Widerstandsheizung bevorzugt. Apparativ lässt sich dies insbesondere durch Verwendung von Rohrabschnitten erreichen, die insbesondere hinsichtlich Höhe und Durchmesser auf den Ingot abgestimmt sind. Eine Beheizung der Wände eines solchen modifizierten Ingot-Haltemittels kann vorteilhaft sein, wenn andernfalls ein Reißen des Ingots bei zu schneller Abkühlung zu befürchten wäre.
  • Bei den Ingot-Haltemitteln kann es sich beispielsweise um Rohrabschnitte handeln, es kann sich aber auch um andere, insbesondere zylindrische oder konische, Halterungen handeln. Die Halterungen bzw. Rohrabschnitte können mit oder ohne Führungsnuten oder Führungsnasen ausgestaltet sein. Weitere Beispiele für Ingot-Haltemittel sind rechteckige Halterungen oder eine Anzahl an um den Ingot angeordneten Stangen. Ein gegossener Ingot kann dann so in einem Ingot-Haltemittel angeordnet werden, dass er fixiert ist. Idealerweise kann der Ingot, nachdem er in den Ingot-Haltemittel angeordnet ist, nur noch nach oben wieder aus dem Ingot-Haltemittel herausgehoben werden. Zu diesem Zweck kann die Ingot-Haltemittel bzw. das Haltemittel beispielsweise konisch oder zylindrisch (als Rohrabschnitt) ausgestaltet sein. Im Falle der zylindrischen Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass der gegossene Ingot an seinem unteren Ende, insbesondere im Bereich des Starterbodens, einen Abschnitt kleineren Durchmessers im Vergleich zum übrigen Ingot aufweist. Durch diese Ausgestaltung der Haltemittel wird erreicht, dass der Ingot an einer genau vorbestimmten Position fixiert wird, so dass er gezielt, z.B. unter Verwendung der hierin beschriebenen Hebevorrichtungen, handhabbar ist.
  • Die Vorrichtung dieser Erfindung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Entladekammer, die insbesondere wenigstens teilweise oberhalb der Ingot-Kammer angeordnet ist. Die Entladekammer ist vorzugsweise gasdicht ausgestaltet. Sie weist insbesondere eine Öffnung in Richtung der Ingot-Kammer auf, welche vorzugsweise zur Ingot-Kammer gasdicht verschließbar ausgestaltet ist, insbesondere eine Schleuse oder ein Ventil. Die Öffnung kann zum Zweck des Entladens eines Ingots aus der Ingot-Kammer geöffnet werden. Die Entladekammer ist im Moment des Öffnens vorzugsweise wie die Ingot-Kammer mit Inertgas befüllt oder evakuiert. Durch die Öffnung wird der Ingot an die Entladestelle in der Entladekammer bewegt und dort fixiert. Eine eingesetzte Hebevorrichtung kann dann zurückgezogen werden und die Öffnung zur Ingot-Kammer wird wieder geschlossen. Erst dann kann der Ingot aus der Entladekammer entnommen werden, beispielsweise mit einem Kran. In einer Ausführungsform wird der zu entladende Ingot an der Entladestelle von Halteelementen gehalten, die sich vorteilhafterweise an der Tür der Entladekammer befinden. Die Tür kann dann nach außen geschwenkt werden und so den Ingot z.B. für einen Kran zugänglich machen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise wenigstens eine Hebevorrichtung auf, die geeignet ist, eine lösbare Verbindung mit einem mithilfe der Kokille geformten Ingot auszubilden und den gerade gegossenen Ingot in die Ingot-Haltemittel in der Schmelzposition zu führen, insbesondere abzusenken. Die lösbare Verbindung ist insbesondere eine Klemmverbindung. Es sind aber auch andere Verbindungen denkbar, wie z.B. Schraub- oder Steckverbindungen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner bevorzugt wenigstens eine zweite Hebevorrichtung auf, die geeignet ist, einen Ingot aus einem Ingot-Haltemittel, welches sich an der Entladeposition in der Ingot-Kammer befindet, an die Entladestelle in der Entladekammer zu bewegen, insbesondere anzuheben. Zu diesem Zweck ist die zweite Hebevorrichtung vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie eine lösbare Verbindung mit dem zu entladenden Ingot eingehen kann. Die lösbare Verbindung ist vorzugsweise die gleiche Art Verbindung wie bei der ersten Hebevorrichtung, insbesondere eine Klemmverbindung. Die Entladeposition befindet sich insbesondere direkt unterhalb der Entladekammer in der Ingot-Kammer, insbesondere direkt unterhalb einer Öffnung der Entladekammer.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mithin geeignet, einen Ingot zu gießen, der insbesondere mithilfe einer ersten Hebevorrichtung in ein Ingot-Haltemittel in der Schmelzposition angeordnet werden kann, so dass der gegossene Ingot in dem beweglichen Ingot-Haltemittel angeordnet ist. Das bewegliche Ingot-Haltemittel kann aus dem Bereich unterhalb der Kokille (Schmelzposition) bewegt werden, so dass ein weiterer Ingot gegossen werden kann. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der zuerst gegossene Ingot vorzugsweise noch in der Ingot-Kammer. Der nächste gegossene Ingot wird wiederum in das nächste freie Ingot-Haltemittel abgesenkt, das sich nun in der Schmelzposition befindet. Auf diese Weise können nacheinander mehrere Ingots produziert werden, die jeweils in dem nächsten freien Ingot-Haltemittel angeordnet werden können.
  • Je nachdem wie groß die Anlage ausgestaltet werden kann und wie viel Zeit für die Abkühlung benötigt wird, können unterschiedlich viele Ingot-Haltemittel in der Ingot-Kammer vorgesehen sein. Es ist besonders vorteilhaft, dass die so konstruierte Ingot-Kammer ohne Führungsrollen oder dergleichen auskommt. Die Ingots werden vorzugsweise allein von den Ingot-Haltemitteln in ihrer Position gehalten. Dadurch wird eine qualitative Beeinträchtigung der Ingot-Oberfläche durch andere Kontaktelemente wirksam vermieden. Ferner kann ein Ingot, welcher in der Ingot-Kammer stehend angeordnet ist, vergleichsweise gleichmäßig abkühlen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen betreffen Vorrichtungen mit wenigstens vier Ingot-Haltemitteln, weiter bevorzugt sind wenigstens sechs Ingot-Haltemittel, mehr bevorzugt mindestens acht Ingot-Haltemittel, weiter bevorzugt zwölf oder sechszehn Ingot-Haltemittel. Zu jedem Zeitpunkt befinden sich vorzugsweise genau ein Ingot-Haltemittel in der Schmelzposition und genau ein Ingot-Haltemittel in der Entladeposition. Im Falle von acht Ingot-Haltemitteln befindet sich zu einem Prozesszeitpunkt, zu dem beispielsweise bereits vier Ingots gegossen wurden, genau ein Ingot-Haltemittel in der Schmelzposition, ein Ingot-Haltemittel in der Entladeposition und dazwischen in Bewegungsrichtung von der Schmelzposition zur Entladeposition drei abkühlende Ingots in ihren Ingot-Haltemitteln. In Bewegungsrichtung von der Entladeposition zur Schmelzposition befinden sich dann drei Ingot-Haltemittel ohne Ingots, gegebenenfalls aber mit darin angeordneten Starterböden.
  • Sobald ein Ingot in einem Ingot-Haltemittel durch dessen Bewegung innerhalb der Ingot-Kammer die Entladeposition erreicht hat, kann dieser Ingot - vorzugsweise durch die zweite Hebevorrichtung - aus dem Ingot-Haltemittel hinaus an eine Entladestelle in der Entladekammer angehoben werden. Das Anheben des zu entladenden Ingots aus dem Ingot-Haltemittel in der Entladeposition hat gegenüber einer anderweitigen Entnahme, insbesondere gegenüber einem Absenken, den Vorteil, dass die Ingot-Haltemittel vergleichsweise einfach ausgestaltet sein können. Beispielsweise können die Ingot-Haltemittel einfach konusförmig oder als Rohrabschnitt ausgestaltet sein. Dadurch kann leicht erzielt werden, dass der Ingot in einem Ingot-Haltemittel nur in eine Richtung, nämlich nach oben, beweglich ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Schmelzvorrichtung auf, die wenigstens ein Heizmittel aufweist. Bevorzugte Heizmittel sind ausgewählt aus Plasmabrenner und/oder Elektronenstrahlkanone. Die Schmelzvorrichtung ist vorzugsweise in einer Schmelzkammer angeordnet. Die Schmelzkammer umfasst vorzugsweise die Schmelzvorrichtung mit wenigstens einem Heizmittel und wenigstens eine Kokille. Verglichen mit alternativen Versuchen, die Produktivität von Vorrichtungen zur Herstellung von Ingots aus Metall oder Metalllegierungen zu steigern, zeichnet sich die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass für die Erhöhung der Produktivität nicht zwingend mehrere Kokillen notwendig sind. Dennoch umfasst die vorliegende Erfindung auch Ausführungsformen, die mehr als eine Kokille, insbesondere zwei, drei, vier oder mehr Kokillen aufweisen. Vorrichtungen, die mehr als eine Kokille aufweisen, erfordern das Vorhandensein von weiteren Heizmitteln.
  • Die Schmelzkammer ist erfindungsgemäß bevorzugt wenigstens teilweise oberhalb der Ingot-Kammer angeordnet. Dies ermöglicht das vergleichsweise unmittelbare Überführen eines gegossenen Ingots in die Ingot-Kammer.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet, Ingots herzustellen, die unter Ausschluss von Luft hergestellt werden müssen. Dies trifft insbesondere auf reaktive Metalle und Metalllegierungen wie beispielsweise Titan und Titanlegierungen zu. Bevorzugte Metalle sind Ni, Ti, V, Nb, Ta, Zr, Hf sowie Legierungen daraus und Legierungen mit diesen Metallen. Ein besonders bevorzugtes Material sind Titanaluminide (TiAl). Folglich ist die Ingot-Kammer gasdicht ausgestaltet. Gleiches trifft vorzugsweise auf die Entladekammer und/oder die Schmelzkammer zu. Die Ingot-Kammer kann zur Beschleunigung des Verfahrens kühlmittelgekühlte Wände aufweisen.
  • Die Ingots, die mit der Vorrichtung beziehungsweise dem Verfahren dieser Erfindung erhältlich sind, weisen vorzugsweise einen runden, insbesondere kreisrunden, Querschnitt auf. Der Querschnitt kann aber auch rechteckig, insbesondere quadratisch, oder mehreckig (>4-eckig) sein. Es sind aber auch andere Formen denkbar und erfindungsgemäß. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Grundform des Ingots für die Funktionsweise der Erfindung nicht entscheidend ist. Ferner ist es mit üblichen Mitteln möglich, die Ingot-Haltemittel auf die Ingot-Form anzupassen.
  • Die Ingot-Haltemittel in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise zur Aufnahme von jeweils genau einem Ingot geeignet. Um die Ingot-Haltemittel und den Verfahrensablauf im Allgemeinen möglichst effizient ausgestalten zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zur Herstellung der Ingots so genannte "Starterböden" zu verwenden. Die Starterböden werden vorzugsweise vor dem Beginn der Schmelze in den Ingot-Haltemitteln angeordnet.
  • Der Starterboden umfasst vorzugsweise diejenigen Mittel, die erforderlich sind, um den gegossenen Ingot-Körper in dem Ingot-Haltemittel in Position zu halten. Der Starterboden ist insbesondere hinsichtlich seiner Form so ausgestaltet, dass er eine Fixierung des Ingots im Haltemittel erlaubt. Vorzugsweise wird der Ingot nur vermittelt durch den Starterboden in seinem Ingot-Haltemittel gehalten.
  • Der Starterboden ist vorzugsweise wenigstens teilweise und insbesondere komplett aus dem gleichen Material gefertigt wie der Ingot-Körper. Wenn der Starterboden nur teilweise aus dem gleichen Material besteht wie der Ingot-Körper, so trifft dies vorzugsweise wenigstens auf den Bereich zu, der beim Gießen mit der Schmelze in Kontakt tritt. Starterboden und Ingot-Körper bilden vorzugsweise den Ingot. Der Starterboden kann vorzugsweise bereits vor dem Gießen des ersten Ingots in dem Ingot-Haltemittel, welches sich in der Schmelzposition befindet, angeordnet sein. Der Starterboden wird dann zum Gießen des ersten Ingots in die Kokille gehoben, so dass sich der Ingot-Körper durch Gießen der Schmelze auf den Starterboden ausbilden kann. Wenn der Ingot-Körper fertig gegossen ist, wird der Starterboden samt Ingot-Körper in das Ingot-Haltemittel in der Schmelzposition abgesenkt, so dass sich das obere Ende des Ingot-Körpers aus der Kokille löst und der gegossene Strang somit getrennt ist. Der Starterboden bleibt nun mit dem Ingot-Körper verbunden. Er wird zusammen mit dem Ingot-Körper in die Entladekammer befördert. Vorzugsweise wird der Starterboden erst nach der Entladung des Ingots von dem Ingot-Körper getrennt und kann dann wieder verwendet werden. Der Starterboden besteht vorzugsweise aus dem gleichen Metall oder der gleichen Metalllegierung wie der Ingot-Körper.
  • In der Entladekammer kann der zusammen mit dem Ingot-Körper als fertiger Ingot entnommene Starterboden durch einen anderen Starterboden ersetzt werden. Der neue Starterboden wird dann vorzugsweise aus der Entladekammer, insbesondere durch die zweite Hebevorrichtung, in die Ingot-Kammer auf das freie Ingot-Haltemittel in der Entladeposition abgesenkt und steht für die Herstellung eines weiteren Ingot-Körpers zur Verfügung.
  • Die Entladekammer bringt den Vorteil, dass die Ingot-Kammer zum Entladen eines Ingots nicht mit Luft geflutet werden muss. Vielmehr kann der Schmelzprozess weiter gehen, da die Entladekammer gleichsam als Schleuse zur Entnahme der Ingots dient.
  • Die Verwendung von Starterböden bringt verschiedene Vorteile mit sich. So bringt der Starterboden beispielsweise bereits vorzugsweise ein Fixierungselement insbesondere Klemmelement mit, das geeignet ist, mit den Hebevorrichtungen eine lösbare Verbindung auszubilden. Ferner kann der Starterboden vorher gezielt so geformt werden, dass er genau in die Ingot-Haltemittel der Ingot-Kammer passt. Der Starterboden kann im Anschluss an die Entnahme eines fertigen Ingots aus der Vorrichtung von dem Ingot-Körper gelöst werden und einer erneuten Verwendung zugeführt werden.
  • Wie beschrieben weist jeder Ingot vorzugsweise einen Ingot-Körper und einen Starterboden auf. Der Starterboden weist ferner bevorzugt wenigstens ein Fixierungselement auf. Mithilfe des Fixierungselementes kann der Starterboden vorzugsweise eine lösbare Verbindung mit einer oder mehreren Hebevorrichtungen eingehen. Zu diesem Zweck weist die Hebevorrichtung bzw. weisen die Hebevorrichtungen vorzugsweise eine oder mehrere Fixierungseinheiten auf, die geeignet sind, eine lösbare Verbindung zwischen der Hebevorrichtung und dem Ingot, insbesondere dem Fixierungselement eines Starterbodens auszubilden. Fixierungseinheit an der Hebevorrichtung und Fixierungselement am Starterboden sind vorzugsweise geeignet, eine lösbare Verbindung über eine Klemmung herbeizuführen. Dabei ist eine Stubklemmung bevorzugt.
  • Die erste Hebevorrichtung weist vorzugsweise wenigstens ein Führungsmittel auf, das insbesondere eine Länge hat, welche die Höhe der Ingot-Kammer übertrifft, wie z.B. eine Stange oder ein Rohr. Das Führungsmittel kann von einem Ort unterhalb eines Ingot-Haltemittels, das sich in der Schmelzposition befindet, so bewegt werden kann, dass ein Starterboden, der sich in dem Ingot-Haltemittel befindet, zur Kokille gehoben werden kann, wo sich auf dem Starterboden der Ingot-Körper ausbilden kann. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise am oberen Ende des Führungsmittels eine Fixierungseinheit angeordnet. Die Hebevorrichtung ist vorzugsweise geeignet, einen auf dem Starterboden gebildeten Ingot-Körper, der sich unmittelbar unterhalb der Kokille befindet, in die Ingot-Haltemittel abzusenken. Nach erfolgter Absenkung des Ingots in das Ingot-Haltemittel in der Schmelzposition wird die lösbare Verbindung zwischen Hebevorrichtung bzw. Führungsmittel gelöst und vorzugsweise das Führungsmittel so weit abgesenkt, dass das Ingot-Haltemittel bewegbar ist.
  • Vergleichbar ist der Ablauf in der Entladeposition. Zunächst wird vorzugsweise eine lösbare Verbindung zwischen Hebevorrichtung, insbesondere Führungsmittel, und Ingot hergestellt. Dann wird vorzugsweise der Ingot aus dem Ingot-Haltemittel in die Entladekammer gehoben. Dort wird der Ingot vorzugsweise fixiert, damit die lösbare Verbindung lösbar ist. Sodann wird das Führungsmittel abgesenkt, so dass die Öffnung zwischen Entladekammer und Ingot-Kammer geschlossen werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Ingots aus Metall oder Metalllegierung, insbesondere unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung, umfassend die Schritte
    • Schmelzen eines Metalls oder einer Metalllegierung,
    • Gießen eines Ingots aus der Schmelze durch eine Kokille,
    • Absenken des Ingots aus der Kokille auf ein Ingot-Haltemittel in einer Ingot-Kammer, während sich das Ingot-Haltemittel in einer Schmelzposition befindet,
    • Bewegen des Ingot-Haltemittels, so dass das mit dem Ingot besetzte Ingot-Haltemittel die Schmelzposition für ein weiteres, unbesetztes Ingot-Haltemittel freigibt,
    • Abkühlenlassen des Ingots in dem Ingot-Haltemittel während der nächste Ingot gegossen wird,
    • Bewegen des besetzten Ingot-Haltemittels an eine Entladeposition in der Ingot-Kammer,
    • Entladen des Ingots aus der Ingot-Kammer an der Entladeposition.
  • Das Bewegen des Ingots aus dem Ingot-Haltemittel an der Entladeposition kann derart erfolgen, dass der Ingot in eine Entladestelle bewegt wird, die sich in einer Entladekammer befindet. Vorzugsweise befindet sich zwischen der Entladekammer und der Ingot-Kammer ein Ventil oder eine Schleuse, so dass bei Entnahme des Ingots aus der Entladekammer die Inertgasatmosphäre bzw. das Vakuum in der Ingot-Kammer aufrechterhalten werden kann. Die Schleuse beziehungsweise das Ventil wird zum Entladen des Ingots aus der Ingot-Kammer geöffnet und der Ingot insbesondere vermittelt durch die Hebevorrichtung hindurch geführt. Der Ingot wird in der Entladekammer gehalten, so dass die Hebevorrichtung zurückgezogen werden kann. Dann wird die Schleuse beziehungsweise das Ventil wieder geschlossen und der Ingot kann aus der Entladekammer entnommen werden, ohne dass die Inertgasatmosphäre oder das Vakuum in der Ingot-Kammer beeinträchtigt wird.
  • Alternativ kann der zu entladende Ingot durch ein Ventil oder eine andere geeignete Öffnung in der Ingot-Kammer entladen werden. In so einem Fall ist es vorteilhaft, zunächst alle Ingot-Haltemittel in der Ingot-Kammer mit Ingots zu bestücken bevor entladen wird. Das Entladen kann dann ein vorheriges Evakuieren und/oder Fluten mit Luft beinhalten.
  • Sofern hierin von einer Bewegung der Ingot-Haltemittel die Rede ist, ist damit insbesondere eine horizontale Bewegung vorzugsweise eine Drehbewegung um eine vertikale Achse gemeint.
  • Das erfindungsgemäß verarbeitete Metall beziehungsweise die Metalllegierung ist vorzugsweise ausgewählt aus Ni, Ti, V, Nb, Ta, Zr, Hf sowie Legierungen daraus und Legierungen mit diesen Metallen. Das Verfahren wird vorzugsweise unter Inertgas oder im Vakuum durchgeführt; dies gilt insbesondere für die Atmosphäre in der Ingot-Kammer. Mit "Vakuum" ist dabei ein Druck gemeint, der einen Wert von 400 Pa, insbesondere 250 Pa und besonders bevorzugt 100 Pa nicht übersteigt. Auch wenn Inertgas verwendet wird, wird nicht notwendigerweise bei Atmosphärendruck gearbeitet, vielmehr liegt der Druck vorzugsweise bei 500 bis 1100 kPa, vorzugsweise unter 1000 kPa, insbesondere unter 800 kPa. Bevorzugtes Inertgas ist Helium.
  • Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung hergestellten Ingots weisen vorzugsweise eine Länge von wenigstens 1 m, mehr bevorzugt 1,5 m und besonders bevorzugt wenigstens 2 m auf. Eine Länge von bevorzugt 5 m, weiter bevorzugt 4 m und besonders bevorzugt 3 m sollte aus Gründen der Handhabung nicht überschritten werden. Die Ingots haben vorzugsweise einen Durchmesser von wenigstens 50 mm, weiter bevorzugt wenigstens 100 mm. Eine Dicke von 400 mm, weiter bevorzugt 300 mm sollte nicht überschritten werden, um die Abkühlung nicht zu behindern.
  • Die Ingots sollten zum Zeitpunkt ihrer Entladung eine Temperatur von vorzugsweise 500°C, weiter bevorzugt von 400°C nicht überschreiten, da andernfalls die Reaktion der Ingots mit Luftsauerstoff zu befürchten ist. Vorzugsweise kühlen die Ingots in der Ingot-Kammer von höchstens 3500°C, bevorzugt höchstens 3000°C, mehr bevorzugt höchstens 2500°C, insbesondere höchstens 1500°C oder höchstens 1200°C auf die genannte Entladetemperatur ab. Die Ingot-Kammer hat vorzugsweise einen Durchmesser von wenigstens 1,5 m, mehr bevorzugt wenigstens 2 m und besonders bevorzugt höchstens 4 m. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Ingot-Kammer im wesentlich zylindrisch geformt, weist also eine kreisrunde Grundfläche auf.
  • Mit der hier vorgestellten Vorrichtung und dem Verfahren lassen sich Produktivitätssteigerungen von etwa 50% erreichen, ohne dass die Vorrichtung besonders komplex aufgebaut ist. Ferner ist der Inertgasverbrauch reduziert, weil die Zahl und Größe der Kammern und die Zahl der Nachfüllungen klein ist.
  • Während einer Schmelzkampagne kann die Ingot-Kammer vorzugsweise durchgehend auf Prozessatmosphäre gehalten werden. Die Wechselzeiten zwischen einzelnen Schmelzen lassen sich dadurch um einige Größenordnungen reduzieren. Die Abkühlung der Ingots kann innerhalb der Ingot-Kammer erfolgen. Da vorzugsweise erst entladen wird, wenn eine Mehrzahl von Ingots (z.B. 3, 4, 5 oder mehr) gegossen wurde, ist diese Zeit ausreichend, um die Ingots ohne Risiko zu entnehmen. Insbesondere bei kurzen Schmelzzeiten ist der konventionelle Stationswechsel zu langwierig und die Abkühlzeiten zu kurz.
    • Abbildungen
    • Abbildung 1 zeigt eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer gasdichten Ingot-Kammer 10, einer Schmelzkammer 20, einer Entladekammer 30 und zwei Hebevorrichtungen 40. Die Schmelzkammer 20 ist oberhalb der Ingot-Kammer angeordnet. Die Entladekammer 30 ist oberhalb der Ingot-Kammer 10 angeordnet. Die Hebevorrichtungen 40 sind unterhalb der Ingot-Kammer 10 angeordnet. Ferner ist eine Kokille 21 in der Schmelzkammer 20 angeordnet.
    • Abbildung 2 zeigt die gleiche Vorrichtung wie Abbildung 1 in einer Schnittansicht. Innerhalb der Ingot-Kammer 10 sind Ingots 16 gezeigt, die sich aus jeweils einem Ingot-Körper 14 und einem Starterboden 12 zusammensetzen. Die Abbildung 2 zeigt die Vorrichtung in einem Zustand mit einem in die Kokille 21 angehobenen Starterboden 12. Zu diesem Zweck ist die erste Hebevorrichtung 40 in einer Position gezeigt, in der sich ein Hebemittel 42 direkt unterhalb des Ingot-Kammerbodens 17 befindet und ein Führungsmittel 43 durch die Ingot-Kammer 10 hindurch bis zur Kokille 21 reicht. Das Hebemittel 42 ist in Form einer Hubeinheit gezeigt, die auf einer Führungsstange 44 beweglich ist. Im Gegensatz dazu ist die zweite Hebevorrichtung 40 in einer Position gezeigt, in der ein Hebemittel 42 in unterster Position gezeigt ist. Dabei befindet sich das Führungsmittel 43 vollständig unterhalb der Ingot-Haltemittel.
    • Abbildung 3 zeigt eine Schnittansicht eines Starterbodens 12 in der Kokille 21. Der Starterboden 12 wurde mithilfe des Führungsmittels 43 der Hebevorrichtung aus einem Ingot-Haltemittel (nicht gezeigt) in der Schmelzposition in die Kokille 21 gehoben. Im Laufe des Verfahrens wird geschmolzenes Metall oder Metalllegierung auf die Kontaktfläche 18 des Starterbodens 12 gegeben. Dort erstarrt das Metall bzw. die Metalllegierung zum Ingot-Körper und der Starterboden 12 wird sukzessive vermittelt durch das Führungsmittel 43 nach unten bewegt bis der Starterboden 12 die Ingot-Haltemittel erreicht hat. Bereits vor Erreichen der Ingot-Haltemittel wird die weitere Ausbildung des Ingot-Körpers unterbunden, was beispielsweise durch Abbruch der Materialzufuhr oder Wärmezufuhr erfolgen kann. Durch das dennoch weitergeführte Senken des Starterbodens 12 mit dem darauf gebildeten Ingot-Körper bis in das Ingot-Haltemittel wird erreicht, dass der hergestellte Ingot-Körper 14 sich trennt und mit einer Höhe, die geringer ist als die Höhe der Ingot-Kammer 10, erhalten wird.
    • Abbildung 4 zeigt eine Schnittansicht im unteren Bereich der Ingot-Kammer 10. Gezeigt ist unter anderem eine drehbare Platte 15, in der die Ingot-Haltemittel 11 mit darin befindlichen Starterböden 12 angeordnet sind. Die Starterböden 12 weisen Fixierungselemente 13 auf. Es ist erkennbar, dass die Starterböden 12 im unteren Bereich einen kleineren Durchmesser aufweisen als darüber. Dadurch wird der Starterboden 12 und mit ihm der Ingot-Körper 14 durch das Haltemittel, insbesondere in Form eines Rohrabschnitts 19, fixiert. Der Ingot kann nicht zu den Seiten oder nach unten bewegt werden, vielmehr ist nur ein Herausheben nach oben möglich. Gezeigt ist auch die Fixierungseinheit 41 an der Hebevorrichtung, die mit einem korrespondierenden Fixierungselement 13 an dem Starterboden 12 eine lösbare Verbindung eingehen kann. Es ist ferner ersichtlich, dass das Führungsmittel 43 geeignet ist, den Ingot aus dem Ingot-Haltemittel 11 zu heben, wobei sich das Führungsmittel 43 durch den Ingot-Kammerboten 17 und die Ingot-Haltemittel 11 hindurch bewegt.
    • Abbildung 5 zeigt im Wesentlichen denselben Ausschnitt wie Abbildung 4 mit einer abweichenden Schnittebene.
    Bezuqszeichenliste
    • 10 - Ingot-Kammer
    • 11 - Ingot-Haltemittel
    • 12 - Starterboden
    • 13 - Fixierungselement
    • 14 - Ingot-Körper
    • 15 - drehbare Platte
    • 16 - Ingot
    • 17 - Ingot-Kammerboden
    • 18 - Kontaktfläche
    • 19 - Rohrabschnitt
    • 20 - Schmelzkammer
    • 21 - Kokille
    • 30 - Entladekammer
    • 40 - Hebevorrichtung
    • 41 - Fixierungseinheit
    • 42 - Hebemittel
    • 43 - Führungsmittel
    • 44 - Führungsstange

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur Herstellung von Ingots (16) aus Metall oder Metalllegierung mit
    a. wenigstens einer Schmelzvorrichtung,
    b. wenigstens einer Kokille (21), wobei die Kokille (21) so angeordnet ist, dass ihr geschmolzenes Metall oder Metalllegierung aus der Schmelzvorrichtung zugeführt werden kann
    c. wenigstens einer gasdichten Ingot-Kammer (10), die wenigstens teilweise unterhalb der Kokille (21) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d. die Ingot-Kammer (10) mehrere Ingot-Haltemittel (11) aufweist, die geeignet sind, jeweils wenigstens einen Ingot (16) aufzunehmen,
    e. wobei die Ingot-Haltemittel (11) horizontal beweglich sind, so dass
    i. ein Ingot-Haltemittel (11) an eine Schmelzposition unter der Kokille (21) bewegt werden kann, um einen Ingot (16) aufzunehmen, und
    ii. anschließend an einen anderen Ort bewegt werden kann, um die Schmelzposition für ein anderes Ingot-Haltemittel (11) frei zu geben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ingot-Haltemittel (11) auf einer beweglichen, insbesondere drehbaren, Platte (15) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend wenigstens eine erste Hebevorrichtung (40), die geeignet ist, eine lösbare Verbindung mit einem mithilfe der Kokille (21) geformten Ingot (16) auszubilden und den Ingot (16) in die Ingot-Haltemittel (11) in der Schmelzposition zu führen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend wenigstens eine Entladekammer (30), die wenigstens teilweise oberhalb der Ingot-Kammer (10) angeordnet ist und eine Öffnung zur Ingot-Kammer aufweist, die insbesondere gasdicht verschließbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, umfassend wenigstens eine zweite Hebevorrichtung (40), die geeignet ist, einen Ingot (16) aus einem Ingot-Haltemittel (11) in der Ingot-Kammer (10) an eine Entladestelle in der Entladekammer (30) zu heben.
  6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schmelzvorrichtung wenigstens ein Heizmittel aufweist, welches vorzugsweise ausgewählt ist aus Plasmabrenner und/oder Elektronenstrahlkanone.
  7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ingot-Haltemittel um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse beweglich sind.
  8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend wenigstens vier Ingot-Haltemittel.
  9. Verfahren zur Herstellung von Ingots (16) aus Metall oder Metalllegierung, umfassend die Schritte
    a. Schmelzen eines Metalls oder einer Metalllegierung,
    b. Gießen eines Ingots (16) aus der Schmelze durch eine Kokille (21),
    c. Absenken des Ingots (16) aus der Kokille (21) auf ein Ingot-Haltemittel (11) in einer gasdichten Ingot-Kammer (10), während sich das Ingot-Haltemittel (11) in einer Schmelzposition befindet,
    d. horizontales Bewegen des Ingot-Haltemittels (11), so dass das mit dem Ingot (16) besetzte Ingot-Haltemittel (11) die Schmelzposition für ein weiteres unbesetztes Ingot-Haltemittel (11) freigibt,
    e. Abkühlenlassen des Ingots in dem Ingot-Haltemittel (11),
    f. Bewegen des besetzten Ingot-Haltemittels (11) an eine Entladeposition in der Ingot-Kammer (10),
    g. Entladen des Ingots (16) aus der Ingot-Kammer (10) an der Entladeposition.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Metall beziehungsweise die Metalllegierung ausgewählt ist aus Ni, Ti, V, Nb, Ta, Zr, Hf sowie Legierungen daraus und Legierungen mit diesen Metallen.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Metalllegierung TiAl umfasst oder daraus besteht.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Verfahren unter Inertgas oder im Vakuum durchgeführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Inertgas Helium ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Inertgasatmosphäre bzw. das Vakuum in der Ingot-Kammer vorherrscht.
  15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei der Ingot zum Zeitpunkt des Entladens eine Temperatur von nicht mehr als 500°C aufweist.
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